ルノーPUに交代した初年度であり、マクラーレン4年目となる。トヨタからFIA 世界耐久選手権 (WEC) へのフル参戦も決まり、モナコGP以降は7週連続出走（ル・マンテストデーを含む）というハードなスケジュールをこなす。2017年の言動から厳しい目で見られていたうえ、テストではマシントラブルが頻発して不安視されていた。だが、開幕戦オーストラリアではマックス・フェルスタッペンを抑えて5位フィニッシュ。マクラーレンに4年ぶりの開幕戦入賞をもたらした。また2016年から導入されたドライバー・オブ・ザ・デイに初めて選ばれた。第4戦まで予選Q2止まりながら、前のグリットのマシンのリタイアなども生かし、巧みなレース展開で連続入賞。そして、マクラーレンが本命と称する「Bスペック」を投入した第5戦でシーズン初のQ3進出を果たし8位入賞。5戦連続入賞を決めたが、中盤に入り他チームのアップデートが進むと勢いに陰りが見られ、その後2戦連続でマシントラブルによるリタイア・第8戦フランスGPではバンドーン共々Q1落ちを喫した。その中で次戦オーストリアGPでは予選後のパーツ交換でピットレーンスタートとなりながら8位入賞を決めた。ル・マン24時間レースを制して目標である「グラハム・ヒル以来の世界三大レース制覇」に王手をかけたことで、インディカー転向が現実味を帯びるようになった。8月14日、アロンソは「2019年シーズンはF1に参戦しない」ことを表明。「コース上の戦いが減り、勢力図が固定された現状」を理由に挙げ、フル参戦は終わらせることとなった。ただ、F1引退まで踏み切れないようであり、シーズン中は2019年のF1世界選手権に参戦しないことを明言しただけにとどまった。最終的な獲得ポイントは50ポイントとなり、ランキング11位でシーズンを終えた。
引き続きマクラーレンより参戦。バルセロナでのプレシーズンテストで再びホンダ製パワーユニットの信頼性及びパワーの低さが露呈し、フラストレーションを爆発させた。それでも開幕戦オーストラリアGPと第2戦中国GPでは、戦闘力の劣るマシンで入賞圏内を走行する渾身の走りを見せた。結果は2戦ともマシントラブルによるリタイアに終わったが、アロンソ自身はこの2戦を「人生のベストレース」と評した。アゼルバイジャンGPで波乱の中9位完走を果たしたが、これが2017年度初のポイントであった。ストレートの多いバクーコースではメルセデスやほかの上位陣の車両がアロンソをはっきりと抜き去るシーンが国際映像で放映され、前年よりも競争力のひどいマシンで戦っていることを鮮明に映し出した。ハンガリーGPではシーズン最高位となる6位入賞を果たしファステストラップも記録。終盤3戦は3戦全てポイントを獲得した。しかし獲得ポイントは17ポイントに留まりランキング15位でシーズンを終えた。アロンソはシーズンを通してホンダPUのパフォーマンスを批判し、今シーズンでマクラーレンとの契約が切れるため「ルノーPUを積まなければ（ホンダと手を切らなければ）残留しない」という姿勢を見せ、実際にフルワークス体制に戻ったルノーへ移籍する噂が流れたり、ウィリアムズがアロンソにオファーしたと言う情報も飛び交うなか、この年限りでマクラーレンはホンダとのPU契約を打ち切り、2018年からはルノーPUを搭載することが決定した。その後アロンソの残留も発表され、次年度はマクラーレン・ルノーで参戦することとなる。また、この年はインディ500に参戦するため、モナコGPを欠場している（代役は前年に引退しリザーブドライバーになっていたバトンが務めた）。
この年もマクラーレンより参戦。しかし開幕戦オーストラリアGPで、ハースF1チームのエステバン・グティエレスと接触し、大クラッシュを喫してしまう。事故直後は自力でマシンから脱出するなどケガはなかったように見えたが、その後、肋骨を骨折しており気胸と肺損傷のダメージを負っていることが判明し、翌戦バーレーンGPでドクターストップがかかり、またしてもレースを負傷欠場することとなってしまった。第3戦中国GPで復帰。ロシアGPで6位に入りシーズン初入賞。第5戦スペインGPで第2期マクラーレン・ホンダで初のQ3進出（決勝はリタイア）。イタリアGPでは入賞が見込めない終盤、予定外のスーパーソフトタイヤ交換とタイムアタックを貫行し今期初のファステストラップを獲得。その後もコンスタントにポイントを稼ぎ、最終的にはランキング10位となり、コンストラクターズランキングでマクラーレンより上のウィリアムズのフェリペ・マッサのランキングを上回った。
2014年時点では、X-2の試験結果を踏まえて、2018年（平成30年）度頃に政府により次期戦闘機の開発を国産で行うか国際共同開発で行うかが決定され、2030年代の実用化を目指すとされていたが、2017年11月にロイターにより「防衛省内でF-2の後継機をどんな戦闘機にすべきか意見集約ができていない」として、2018年夏までとされていた開発決定が先送りされる可能性が報じられ、2018年3月には朝日新聞により、次期戦闘機は莫大な予算や国産開発のリスクの観点から国産ではなく国際共同開発で行うことが検討されていると報じられた。また次期戦闘機の開発計画は、2018年末に策定される2019年から2023年までの中期防衛力整備計画で決定される予定であると報じられた。2018年7月時点ではロッキード・マーティンが提案するF-22にF-35のアビオニクスを搭載した機体、ボーイングが提案するF-15をベースとした機体、BAEシステムズが提案するユーロファイター タイフーンをベースとした機体があり、この中でもロッキード・マーティンの案が本命とされた。2018年12月18日、閣議により新たな防衛計画の大綱と中期防衛力整備計画が決定され、中期防の中で「将来戦闘機について、戦闘機（F-2）の退役時期までに、将来のネットワーク化した戦闘の中核となる役割を果たすことが可能な戦闘機を取得する。そのために必要な研究を推進するとともに、国際協力を視野に、我が国主導の開発に早期に着手する。」と明記され、国際協力の可能性も含めた日本主導の戦闘機開発が決定した。2019年3月3日の日本経済新聞によると、2020年夏までに将来戦闘機の要求性能や協力国を決定し、2021年度に開発着手し、2030年度頃に初飛行、2035年度末（2036年3月末）の部隊配備を目指すとされている。